沉积物中天然气水合物分解过程的多相流动及传热传质机制的研究

沉积物中天然气水合物（NGH）分解、多相渗流和传热传质是NGH开采过程的三个重要过程，三者相互影响和作用。NGH分解动态变化过程多相流动与传热传质参数实验测定是NGH开采研究的难点问题。本项目利用实验室先进的三维NGH开采模拟实验系统，实验测定沉积物中NGH分解过程的温度场、压力场、渗流场、声、光、电性质以及产气、产水量等特性参数，采用多参数耦合技术实时、原位、快速、精确表征含NGH沉积物基本物性参数及其动态变化，进而研究NGH分解开采过程的相态变化、多相渗流及传热传质过程规律，进行参数优化和理论模拟。通过研究建立沉积物中NGH分解动态过程多参数耦合表征技术与方法，阐明沉积物中NGH分解、多相渗流和传热传质规律、影响机制，以及三者的相互影响及作用机制，建立精确描述NGH开采过程含NGH沉积物中多相渗流与传热传质理论模型和理论体系等。本项目研究将为我国海洋NGH开采提供基础数据和理论支持。

本项目采用实验室先进的三维NGH开采模拟实验系统进行沉积物中天然气水合物（NGH）的分解实验研究。实验测定沉积物中NGH分解过程的温度场、压力场、渗流场、声、光、电性质以及产气、产水量等特性参数，采用多参数耦合技术实时、原位、快速、精确表征含NGH沉积物基本物性参数及其动态变化。研究得到NGH分解开采过程的相态变化、多相渗流及传热传质过程规律，获得优化的参数，并建立理论模拟。通过研究建立沉积物中NGH分解动态过程多参数耦合表征技术与方法，阐明沉积物中NGH分解、多相渗流和传热传质规律、影响机制，以及三者的相互影响及作用机制。通过改进的TOUGH+HYDRATE开采数值模拟软件，建立精确描述NGH开采过程含NGH沉积物中多相渗流与传热传质理论模型和理论体系。本项目解决了NGH开采研究的难点问题，为我国海洋NGH开采提供基础数据和理论支持。该项目培养了博士研究生4人，硕士研究生2人；参与撰写中文专著1篇；发表学术论文59篇，其中被SCI引用45篇，EI引用42篇，发表国际会议学术论文2篇，国内学术会议论文2篇；申请专利13项。